基于移動(dòng)IPv6無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的QoS的研究

耿家禮　王會(huì)穎

【摘 要】闡述了目前無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用類(lèi)型也不斷的增加，如何為不斷出現(xiàn)的新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供可靠的服務(wù)是目前需要研究解決的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)IPV6；Qos；服務(wù)質(zhì)量；分區(qū)；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

0.引言

隨著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越普及，機(jī)場(chǎng)、碼頭、會(huì)議大廳，公交車(chē)等場(chǎng)所已經(jīng)或正逐步被無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍也進(jìn)一步擴(kuò)展，語(yǔ)音、視頻、電子商務(wù)等新的應(yīng)用不斷出現(xiàn)，它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量也提出了更高的要求。例如，交互式的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序（如網(wǎng)絡(luò)電話(huà)和視頻會(huì)議等）要求較低的傳輸往返延遲，而且在較小吞吐量的情況下就能夠較好地工作。不同的用戶(hù)（如商業(yè)用戶(hù)、家庭娛樂(lè)用戶(hù)等）對(duì)應(yīng)用程序有不同的要求，所以單一的服務(wù)類(lèi)型在考慮價(jià)格和性能的情況下很難滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。因此，就需要多種級(jí)別的服務(wù)類(lèi)型來(lái)滿(mǎn)足這些新的要求。

1.QoS服務(wù)質(zhì)量

QoS是服務(wù)質(zhì)量的簡(jiǎn)寫(xiě)，它是對(duì)服務(wù)的質(zhì)量進(jìn)行衡量的一種模糊性指標(biāo)。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在X.902標(biāo)準(zhǔn)即“信息技術(shù)開(kāi)放式處理參考模型”中定義服務(wù)質(zhì)量為：定義在一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的集體行為上的一套質(zhì)量需求的集合。吞吐量、傳輸延遲和錯(cuò)誤率等一些服務(wù)質(zhì)量參數(shù)描述了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群涂煽啃缘取?/p>

數(shù)據(jù)包延遲、數(shù)據(jù)包丟失率、延遲抖動(dòng)和吞吐率是衡量實(shí)時(shí)應(yīng)用程序服務(wù)質(zhì)量的主要參數(shù)。為了得到實(shí)時(shí)服務(wù)，在設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)必須對(duì)這些參數(shù)提供足夠的保證。主機(jī)的移動(dòng)性對(duì)這些參數(shù)有非常大的影響。當(dāng)一個(gè)正在通信的移動(dòng)主機(jī)從一個(gè)位置移動(dòng)到另外一個(gè)位置時(shí)，那么數(shù)據(jù)流的路徑將發(fā)生變化。因此由于路徑長(zhǎng)度的變化必將影響到數(shù)據(jù)包延遲的變化，并且在新路徑上的路由器具有不同的阻塞級(jí)別。如果移動(dòng)主機(jī)移動(dòng)到一個(gè)非常擁擠的地點(diǎn)，它將在這個(gè)新地點(diǎn)得不到與前一個(gè)地點(diǎn)相同的帶寬，那么移動(dòng)主機(jī)的服務(wù)質(zhì)量將受到一定的影響。另外由于在切換的過(guò)程中應(yīng)用程序的連接有可能被打斷，所以移動(dòng)用戶(hù)可能經(jīng)歷暫時(shí)的干擾。

2.解決無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)QoS策略

2.1收費(fèi)策略

為了能夠使用戶(hù)在不同的服務(wù)類(lèi)別中進(jìn)行選擇，必須有一些收費(fèi)策略。通過(guò)這些策略用戶(hù)們可以為基本的服務(wù)付少許費(fèi)用，而為擴(kuò)展的服務(wù)要付較高的費(fèi)用。區(qū)分服務(wù)的一個(gè)主要目標(biāo)就是在用戶(hù)可使用的資源與所付費(fèi)用相關(guān)的前提下為用戶(hù)提供所需的服務(wù)。這種方法將為那些愿意為使用資源而付費(fèi)用的用戶(hù)提供他們所需的資源，也為那些需要較少資源或在非高峰時(shí)段內(nèi)工作的用戶(hù)提供便宜的網(wǎng)絡(luò)接入，這樣就使得網(wǎng)絡(luò)能夠被有效地使用。

2.2資源預(yù)留和優(yōu)先級(jí)策略

從傳統(tǒng)意義上來(lái)講，互聯(lián)網(wǎng)只是為人們提供了一種稱(chēng)為“盡最大努力”方式的單一服務(wù)類(lèi)型。在一個(gè)純粹的“盡最大努力”服務(wù)方式中，預(yù)期的服務(wù)質(zhì)量只能依賴(lài)于鏈路上當(dāng)前流量的負(fù)載情況來(lái)決定，提供不同服務(wù)級(jí)別的唯一方法是通過(guò)使用不同帶寬的接入鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在網(wǎng)絡(luò)的其他部分沒(méi)有任何產(chǎn)生不同服務(wù)級(jí)別的機(jī)制。這種“盡最大努力”的服務(wù)模型對(duì)于部分用戶(hù)群體來(lái)說(shuō)可能是足夠的，并且一些應(yīng)用程序在不同的情況下也可以調(diào)整和工作地相對(duì)較好。

因此，當(dāng)移動(dòng)主機(jī)在移動(dòng)的過(guò)程中有正在進(jìn)行的通信時(shí)，它們需要適應(yīng)這些變化。在一些極端的情況下，如果用戶(hù)的最小服務(wù)質(zhì)量需求不能夠被滿(mǎn)足，那么移動(dòng)用戶(hù)的一些連接將要被丟棄。為了保證移動(dòng)用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量，在移動(dòng)用戶(hù)將要接入的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行資源預(yù)留是必須的。目前有兩種類(lèi)型服務(wù)質(zhì)量：

2.2.1資源預(yù)留（集成服務(wù)）

根據(jù)應(yīng)用程序的服務(wù)質(zhì)量需求分配網(wǎng)絡(luò)資源，服從帶寬管理策略。RSVP協(xié)義的定義就提供了這樣的機(jī)制。

2.2.2優(yōu)先級(jí)（差分服務(wù)）

將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分類(lèi)，然后根據(jù)帶寬管理策略標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配。為了支持服務(wù)質(zhì)量，分類(lèi)時(shí)對(duì)要求很高的應(yīng)用給予優(yōu)先處理。差分服務(wù)具有很好的擴(kuò)展性，但是對(duì)于每個(gè)用戶(hù)應(yīng)用，不能提供很精確的服務(wù)保證，需要從網(wǎng)絡(luò)核心到差分服務(wù)邊界和從邊界到客戶(hù)端應(yīng)用程序都需要資源預(yù)留，這樣有效帶寬不能充份使用。

2.3端到端隧道策略

Kan Zhigang等人提出了一個(gè)移動(dòng)IPv6網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量結(jié)構(gòu)框架，在該結(jié)構(gòu)中，每個(gè)管理域中至少有一個(gè)全局服務(wù)器，稱(chēng)為全局服務(wù)質(zhì)量代理（GQA，Global QoSAgem），有幾個(gè)本地節(jié)點(diǎn)作為本地服務(wù)質(zhì)量代理（LQA，Local QoS Agent），結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是GQA是在控制面上，LQA是在傳輸面上。由于在中心服務(wù)器上保留全局信息，并且將控制和數(shù)據(jù)傳輸分開(kāi)，這個(gè)結(jié)構(gòu)用于移動(dòng)環(huán)境時(shí)非常靈活，易于添加新的服務(wù)，并且更加有效率。這個(gè)結(jié)構(gòu)還考慮了集成移動(dòng)IPv6的其他問(wèn)題，如移動(dòng)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)資源提供、缺乏動(dòng)態(tài)配置問(wèn)題、服務(wù)等級(jí)約定（SLA，Service LevelAgreement）的定義和選擇、移動(dòng)數(shù)據(jù)流的標(biāo)識(shí)和計(jì)費(fèi)問(wèn)題等。

該框架通過(guò)自定義的隧道頭應(yīng)用等級(jí)分類(lèi)參數(shù)實(shí)現(xiàn)隧道級(jí)的應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)分。隧道管理器在發(fā)起端到端隧道時(shí)，通過(guò)隧道頭的參數(shù)設(shè)置確定隧道中傳送數(shù)據(jù)的帶寬和隧道中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)速度，從而在協(xié)議上支持QoS。

在該服務(wù)質(zhì)量結(jié)構(gòu)框架里，可以設(shè)置服務(wù)質(zhì)量管理器與隧道管理器之間的數(shù)據(jù)交換，控制應(yīng)用的QoS服務(wù)等級(jí)，在隧道級(jí)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。集成服務(wù)結(jié)構(gòu)是因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展，目的是支持“盡力而為”服務(wù)類(lèi)型以外的服務(wù)，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的服務(wù)質(zhì)量需求。通過(guò)這種機(jī)制應(yīng)用程序可以為數(shù)據(jù)流選擇不同的服務(wù)，并且可以明確地把每個(gè)數(shù)據(jù)流的服務(wù)質(zhì)量需求發(fā)信號(hào)通知網(wǎng)絡(luò)元素（主機(jī)、路由器和子網(wǎng)）。網(wǎng)絡(luò)元素根據(jù)可用資源實(shí)現(xiàn)需要的服務(wù)，這樣在數(shù)據(jù)傳輸路徑中服務(wù)質(zhì)量要符合數(shù)據(jù)流類(lèi)型從而保證移動(dòng)環(huán)境的服務(wù)質(zhì)量。

3.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于目前國(guó)內(nèi)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)急速發(fā)展和各種新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的出現(xiàn)，保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量是急待解決的問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)移動(dòng)IPV6無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀的研究，總結(jié)了目前解決無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)QoS的常見(jiàn)幾種方法和不足，本文借鑒了前人的研究成果，希望對(duì)移動(dòng)IPV6的發(fā)展和應(yīng)用起到促進(jìn)作用。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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